從一個武器裝備存放地變成世界著名的“科學(xué)多邊形” 

格勒諾布爾（Grenoble）位于法國東南部的羅納—阿爾卑斯大區(qū)，是大文豪司湯達(dá)（Stendhal）的故鄉(xiāng)，也是繼巴黎之后的第二大工業(yè)和科教中心，號稱“法國硅谷”。它依山傍水，登高可遠(yuǎn)眺歐洲的第一高峰—阿爾卑斯山白雪皚皚的勃朗峰（海拔4810米），山腳下兩條滔滔河流在城市西北交匯。兩條河流相夾的一個面積250公頃的半島，一直“默默無聞”地充當(dāng)著當(dāng)?shù)氐奈淦餮b備庫。

 

 

 

 

路易·奈爾（Louis Neel）是法國著名的物理學(xué)家。1956年，他倡議和負(fù)責(zé)在格勒諾布爾籌建了原子能研究中心CENG并親自任主任。1967年，他和德國物理學(xué)家魯?shù)婪颉つ滤贡枺≧udolf Ludwig Mossbauer）聯(lián)名發(fā)起建立勞厄-朗之萬研究所（ILL）（擁有第一個基于反應(yīng)堆和加速器的高通量中子源）。路易·奈爾因他對固體物理學(xué)中有重要應(yīng)用的反鐵磁性和鐵氧體磁性基礎(chǔ)研究成果和發(fā)現(xiàn)獲得了1970年諾貝爾物理獎。1971年，路易·奈爾又創(chuàng)建了法德合作的國家強(qiáng)磁場研究中心（SNCI）。此后，這座半島便被驕傲地稱作“科學(xué)多邊形”（Polygone Scientifique）。這里既沒有居民區(qū)，也沒有商業(yè)區(qū)，卻逐漸匯聚了眾多歐洲及世界聞名的科研機(jī)構(gòu)和高新技術(shù)企業(yè)，共計(jì)上萬余名科研工作者和技術(shù)人員。格勒諾布爾最終成為法國重要的綜合研究中心，與路易·奈爾多年的努力密切相關(guān)。

 

四個強(qiáng)者的聯(lián)合—結(jié)構(gòu)生物學(xué)聯(lián)合體PSB的建立

2002年11月，四大國際頂尖科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)“珠聯(lián)璧合”地聚集在這兩河間芳草萋萋的半島之上，簽署成立了格勒諾布爾結(jié)構(gòu)生物學(xué)聯(lián)合體PSB（Partnership for Structural Biology）。聯(lián)合體旨在同心協(xié)力，創(chuàng)建卓越優(yōu)化的結(jié)構(gòu)生物學(xué)中心，提供以生物醫(yī)學(xué)為目的的蛋白質(zhì)樣品生產(chǎn)的技術(shù)平臺，開展歐洲及全球范圍內(nèi)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的研發(fā)。直至今日，它仍是全世界獨(dú)一無二的結(jié)構(gòu)生物學(xué)中心。

這四大組織分別是：歐洲同步輻射裝置 ESRF（European Synchrotron Radiation Facility）；勞厄·朗之萬研究所 ILL（Institute Laue Langevin）；歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室 EMBL（European Molecular Biology Laboratory）和讓·皮埃爾·埃貝爾結(jié)構(gòu)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室 IBS（Institut de Biologie Structurale Jean-Pierre Ebel）。

 

 

 

“科學(xué)多邊形”集中致力于新能源、健康醫(yī)學(xué)和信息技術(shù)3大領(lǐng)域的發(fā)展。其中結(jié)構(gòu)生物學(xué)是一門研究生物大分子結(jié)構(gòu)和功能的新興學(xué)科，特別是細(xì)胞中蛋白質(zhì)—生命重要的大分子，細(xì)胞功能的執(zhí)行者—的三維結(jié)構(gòu)和生物功能，以及它們彼此間的關(guān)系和相互作用，為未來醫(yī)學(xué)的藥物設(shè)計(jì)、基因修飾、疫苗研制、人工蛋白質(zhì)的構(gòu)建等奠定基礎(chǔ)。在過去的二十年中，“人類基因組計(jì)劃 HGP（Human Genome Plan）”已經(jīng)完成了大規(guī)?；蚪M測序，現(xiàn)在的任務(wù)則是解析這些海量的序列信息中編碼的蛋白質(zhì)基因的功能，甚至每一個蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)復(fù)合體的結(jié)構(gòu)和功能。因?yàn)榛蛑唤o出了一個線性的序列，一個脫氧核苷酸的序列，是一個間接的信息；而要知道更進(jìn)一步的信息，則必須測定蛋白質(zhì)。順序決定結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)決定功能。而基因雖然經(jīng)過轉(zhuǎn)錄，翻譯成蛋白質(zhì)，但只有在經(jīng)過磷酸化、糖基化、甲基化等修飾、蛋白質(zhì)降解、折疊、多復(fù)合體重組等機(jī)制之后，才能最后形成有功能的單位。

PSB擁有先進(jìn)的解析蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的技術(shù)：蛋白質(zhì)克隆和生產(chǎn)平臺、結(jié)晶自動化設(shè)備、核磁共振、質(zhì)譜測定術(shù)等，將努力建立起蛋白質(zhì)的表達(dá)體系，進(jìn)行高流量蛋白質(zhì)的結(jié)晶分析，以研究和創(chuàng)造與人類健康相關(guān)的蛋白質(zhì)，其中某些是科學(xué)家們從未涉獵過的。歐洲同步輻射光源 ESRF和世界最高通量的中子源 ILL則為結(jié)構(gòu)生物學(xué)的開展提供了最強(qiáng)有力而且唯一的工具。但是若想在超顯微鏡下或冷凍電子顯微鏡下“領(lǐng)略”蛋白質(zhì)的真實(shí)面目之前，必須對蛋白質(zhì)進(jìn)行大規(guī)模的收集、篩選和結(jié)晶，PSB承擔(dān)著這項(xiàng)既艱巨又精細(xì)的工作。

 

1. 篩選蛋白質(zhì)：根據(jù)基礎(chǔ)研究和應(yīng)用醫(yī)學(xué)的需要，進(jìn)行蛋白質(zhì)篩選。

2. 蛋白質(zhì)表達(dá)：為核磁共振和中子源提供經(jīng)過同位素分離后的蛋白質(zhì)樣品。

3. 質(zhì)量檢測：純化蛋白質(zhì)，然后進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)檢分析。

4. 結(jié)晶：純化的蛋白質(zhì)排列在結(jié)晶板上，進(jìn)行自動掃描后制備單晶體。

5. 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和動力：高質(zhì)量單晶體通過X射線和中子結(jié)晶技術(shù)即可顯示蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)。對于溶液狀態(tài)的蛋白質(zhì)，可選用核磁共振。

 

PSB的技術(shù)平臺

（1）蛋白質(zhì)優(yōu)化技術(shù)平臺

　 ? RoBioMol: 高通量克隆

　 ? Esprit: 疑難蛋白質(zhì)表達(dá)

　 ? Eukaryotic: 細(xì)胞表達(dá)

　 ? 中子源和核磁共振研究的標(biāo)簽平臺

　 ? 表面等離子共振

　 ? 質(zhì)譜檢測、蛋白質(zhì)序列分析、核磁共振質(zhì)量控制

（2）高分辨率研究技術(shù)平臺 

　 ? 高通量結(jié)晶

　 ? 中子散射

　 ? X射線數(shù)據(jù)收集

　 ? Cryobench：低溫工作臺

　 ? 高場強(qiáng)核磁共振

（3）超分子結(jié)構(gòu)研究技術(shù)平臺 

　 ? 電子顯微鏡

　 ? SAXS/SANS

　 ? 超速離心法

 

PSB與企業(yè)和大學(xué)的聯(lián)合

PSB聯(lián)合大科學(xué)裝置與相關(guān)研究機(jī)構(gòu)及企業(yè)，形成科學(xué)研究與產(chǎn)品研發(fā)的“一條龍”體系，更有5個國際型制藥公司傾力加盟：美國瑞輝Pfizer、美國應(yīng)用科學(xué)技術(shù)公司Astex technology、英國葛蘭素史克Glaxo-SmithKline、韋納爾制藥Vernal、法國安萬特公司Aventis，共同為人類的健康努力。

2004年6月，PSB和格勒諾貝爾約瑟夫·傅立葉大學(xué) UJF（Universite Joseph Fourier de Grenoble）共同出資6百萬歐元在“科學(xué)多邊形”半島上修建 CIBB（Carl-Ivar Branden Building）大樓。2006年1月，CIBB正式投入使用。大樓共分4層，使用面積3688平米。它是PSB和分子與結(jié)構(gòu)病毒學(xué)研究所 IVMS（Institute of Molecular and Structural Virology）共享的科研基地。大樓以瑞典物理、化學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)家卡爾·布蘭登（Carl-Ivar Branden, 1934-2004）的名字命名?？枴げ继m登是資深的蛋白質(zhì)晶體學(xué)家，他發(fā)現(xiàn)了醇脫氫酶結(jié)構(gòu)，完善了生物學(xué)基本概念。

處在同一個大樓的PSB和IVMS合作更加緊密，PSB受益于IVMS在細(xì)胞生物學(xué)，病毒工作的專業(yè)知識，以及與地方機(jī)構(gòu)之間的聯(lián)系。而IVMS有了正在運(yùn)行的結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究設(shè)施。 

 

 

 

格勒諾布爾—伊澤爾大工業(yè)園

CIBB大樓2007年起，法國政府以“科學(xué)多邊形”為中心，開發(fā)周邊的瓦薩（Voiron）、克霍勒（Crolles）、克萊（Claix）地區(qū)，共同創(chuàng)建格勒諾布爾—伊澤爾大工業(yè)園，以推動先進(jìn)科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展。

 

 

國家級的綜合研究中心

在這個“科學(xué)多邊形”中，除了法國國家科學(xué)研究中心CNRS、法國原子能署 CEA的基地、格勒諾貝爾約瑟夫·傅立葉大學(xué)UJF和上述四大組織外，還有著名的歐洲納米生物技術(shù)中心Minatec、意大利和法國湯姆遜半導(dǎo)體公司的合資企業(yè)STMicroelectronique、梅里埃生物中心BioMerieux、愛立信移動通信ST-Ericsson、施奈德電器集團(tuán)Schneider Electric和西門子公司Simens等?！翱茖W(xué)多邊形”逐漸成為法國國家級的綜合研究中心。

 

 

高能所科研處 中國科學(xué)院大科學(xué)裝置辦公室 資料來自http://www.psb-grenoble.eu/